第二讲神经元的讲义电活动

神经科学 Neuroscience
三2、离、子平静衡息电位膜Eion电位产生的离子基础
平衡某种离子浓度梯度的电位差，简称为 平衡电位，是针对某种特定离子的电位， Eion。
a、当膜不能通透离子时，虽然有浓度差 ，但没有离子的流动，故膜电位为零， Vm=0。
b、膜上有钾离子通道时，钾离子可以顺 浓度梯度流出到胞外，则胞内会有过多的 A-，而细胞外就会积聚过多的正电荷K+， 则会出现跨膜电位。
三、静息膜电位产生的离子基础 4、膜神在经静元息在状静态息下时离，子对的离相子对具通有选择通透性，假如仅对一
种离透子性通透： K+， 则Vm= Ek+ =-80mV Na+, 则Vm= ENa+=62mV
实际上Vm～ －65mV，介于EK和ENa之间。 对钾离子的通透远远大于对钠离子的通透性。
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三、静息膜电位产生的离子基础 如4果、某膜一在种静离息子状的态通下透离性子远的远相大对于通其它离子，Goldman方程等
同于透Ne性rnst 方程 。如胶质细胞中PK>>PCl, PNa.
Alan Hodgkin, Bernard Katz 测定了几种离子在静息电位的通透 能力 ：
PK：PNa：PCl＝1.0 : 0.04 : 0.45
方程表明：离子浓度越大，通透能力越强，其在维持静息膜
E 电位 中R 就具l有T 更n P K 大的K 作0 用 。P NN a 0 a P CC l i l F P KK i P NN a i a P CC l 0l
*Goldman-Hodgkin-Katz
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可以根据Nernst 方程计算其平衡电位： Eion= RT/zF × ln[ion]o/[ion]i
R 气体常数，T 绝对温度，z离子电荷，F法拉第常数， [ion] 内外膜离子浓度
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三3、离、子的静跨息膜分膜布 电位产生的离子基础
钾离子膜内多， 钠钙氯离子膜外多
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1一，膜、两边膜的盐的溶液化学特性
细胞质和细胞外液
水和离子
Cation: K+,Na+, Ca2+ Anion: Cl-
水是一极性溶剂
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2一，磷、脂膜膜的化学特性
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3一，跨、膜蛋膜白质的化学特性
酶 受体 离子泵 离子通道
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➢ 神经系统信号的传递都通过电或者化学信号，其中电信号 对于信息的快速及长距离传播具有重要意义。
➢ 所有的电信号（受体电位、突触电位、动作电位）都是通 过膜两侧的离子浓度变化来实现的，离子进入或者流出细胞 导致细胞偏离其静息状态。
➢ 能够产生和传导兴奋的细胞具有可兴奋性膜（excitable membrane）, 其在静息状态下细胞膜内外具有的电势差称 之为静息膜电位。
b，净电荷差发生在膜的内和外表面 c，离子被驱动跨膜运动的速率与膜电位
和平衡电位之差成正比； （Vm-Eion）被称为离子驱动力
d，如果已知某一离子的跨膜浓度差，可 以计算其平衡电位
跨膜电荷分布
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三计算、离子静平衡息电位膜的N电ern位st 方产程 生的离子基础
如果膜两侧存在浓度梯度，且膜只对某种离子通透，则可 以得到稳态电位。
2、电场作用 Electricity
a. 膜上具有离子通道 b. 膜两侧具有电势差
I＝gV I，电流；g，电导；V，电压。
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三1、静、息膜静电息位：膜Vm电位产生的离子基础
在任何状态下跨神经元膜的电压称 为膜电位。 典型的神经元的静息膜电位大约为 -65mV。
静息膜电位的测量方法
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三、静息膜电位产生的离子基础 离子浓度梯度的建立是因为离子泵的作用。
31)、N离a- K子p的um跨p膜， 分将钾布离子泵进胞内，钠离子泵出胞外。
2) Calcium pump，将钙离子泵出到胞外，此外内质网、线粒体、钙结 合蛋白等也可以降低胞内钙离子浓度。
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c、随着胞内越来越多的负电荷积聚，负 电荷就会吸引带正电的钾离子返回胞内。字母大小代表浓度高低 当达到一定的电位差后，吸引K＋回胞内 的电势与扩散力刚好相等，但方向相反，
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三2、离、子平静衡息电位膜Eion电位产生的离子基础
a，膜电位的巨大改变是由离子浓度的小 变化引起的
在动作电位峰值，其通透性为：
PK：PNa：PCl＝1.0 : 20 : 0.45
三、静息膜电位产生的离子基础 4B膜C，静、、A内、透使息膜、膜部去钾膜性上只在，极离电有对细静化子位少钾胞使息流。部离开钾出状分子始离，钠通态去子与通透下极平流道，化离衡入开V。状m子的放=态钠的，E被k电钠相打流离对破方子通，向在钾相浓离反度子，梯浓最度度终和梯达电度到场大平作于衡用电。下场此进作为入用新细力的胞
• 离子选择性（ion selectivity） • 门控特性 (gate)
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二离子、移动膜所需上的外的力：离子流动
1、浓度梯度扩散 Diffusion
a. 膜两侧具有浓度梯度 b. 膜上具有离子通道
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二离子、移动膜所需上的外的力：离子流动
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生物电的发现
• 用两种不同的金属碰触青 蛙腿的两端，可以引起它 的收缩。
意大利解剖学和医学教授伽伐尼 （Luigi Galvani,1737～1789）
静息态的神经元膜
1. 膜的化学特性 2. 膜上的离子流动 3. 静息膜电位产生的离子基础
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神经元静息膜电位的形成
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三、静息膜电位产生的离子基础 当膜电位受几种离子影响的时候，每一种离子对膜电位的影
4、响膜不在仅静取息决状于态膜下内离外子的的离相子对浓通度，而且也取决于该离子对膜 的透通性透性(permeability, P)。 G-H-K Equation: